AI药物研发,是新药开发的未来吗?

导读:到底什么是人工智能(AI)?

“当人工智能(AI)的能力超越人类的时刻,我们会面临两种结果:永生和灭亡。”——AI伦理专家/哲学家Nick.Bostrom


2021年11月17日,Science公布了年度十大科学突破,人工智能AlphaFold预测蛋白质结构位列榜首。它预测的蛋白质结构准确度达到了原子水平,能预测98.5%人类蛋白结构。该数据库提供的人类蛋白质结构信息,是迄今为止人类积累信息量的两倍多,不仅精确度高、数量大,而且速度快。


随着AI在医药领域越来越多的应用,一系列的争议也接踵而至,大家对AI的质疑越来越多。


1.现阶段,医药领域的人工智能,算真正意义上的AI吗?


2.在药物研发中,AI可以应用到哪些领域,进展到什么程度了?


3.未来AI会不会替代传统药物研发,企业和从业者又该何去何从呢?


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到底什么是人工智能(AI)?


1956年,John McCarthy等科学家在美国达特茅斯学院的一次研讨会上首次提出人工智能(Artificial Intelligence,AI)的概念,标志着人工智能的诞生。


当时他们给出的定义是这样的:人工智能是制造智能机器的科学与工程,特别是智能计算机程序。我们可以简单地理解,AI就是一种程序,一种人类编写的智能计算机程序。


随着社会的发展和科技的进步,人们对人工智能的需求在不断增加,认知随之深入,对它的定义也有了进一步的扩充。在2019年中国科学院发表的一篇《人工智能的历史、现状和未来》文章中,科学家对人工智能作出了如下解释:


“人工智能是研究开发能够模拟、延伸和扩展人类智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学。


研究目的是促使智能机器会听(语音识别、机器翻译等)、会看(图像识别、文字识别等)、会说(语音合成、人机对话等)、会思考(人机对弈、定理证明等)、会学习(机器学习、知识表示等)、会行动(机器人、自动驾驶汽车等)。”


现如今,AI不仅仅局限于一种计算机程序,它还是一门包罗万象的复合型科学,应用于各个行业,其中就涵盖了医药领域。


以医学诊断为例,NMPA 2021年批准的一款III类医疗器械产品眼科人工智能CARE,它是一种用于诊断眼底疾病的AI软件,可以识别常见的十四种眼底异常情况,能将诊断的总体准确率从0.921提升至0.952。这款产品由中山大学的研究团队开发,研究成果发表在《The Lancet Digital Health》上。


早在上世纪60、70年代,国外AI在医药领域的应用研究就开始了。1968年美国斯坦福大学计算机科学家Edward Feigenbaum研制的世界上第一个用于推断化学分子结构的AI系统DENDRAL问世。20世纪70年代,斯坦福大学的Edward H. Shortliffe等人开发了第一个用于血液感染病的诊断、治疗和咨询服务的AI医疗系统MYCIN。


写到这里,开篇的第一个问题已经有了答案。医药领域现阶段的人工智能,算真正意义上的AI吗?算。


2

AI药物研发应用到了哪些领域?


药物研发的整个过程,我们可以简单概括为:理论研究、药物发现、临床前研究、临床研究,以及其他阶段。


2021年一份《全球44家顶尖药企AI辅助药物研发行动白皮书》显示,超过三分之二AI应用集中在药物发现阶段,包括靶点确定、生物标记物的选择、先导化合物的确定、构效关系的研究、活性化合物的筛选,以及候选药物的选定等。其次是临床治疗阶段,约占四分之一,包括疾病诊断、精准医疗、治疗结果预测、数据分析、病理研究、药物依从性和新疗法开发等等。


从涉足的疾病治疗领域来看,AI药物研发主要集中在癌症、精神和心血管三大疾病领域,这也与疾病流行、临床需求和市场容量相匹配。


其中的参与者不乏我们熟知的辉瑞、诺华这样的MNC,还有经验丰富的互联网巨头Google、微软等,像开篇提到的AlphaFold就来自Google,以及一些科研院所和AI初创公司。


1、国际


目前全球进展最快的一款AI药物Igalmi®(dexmedetomidine,右美托咪啶)已经上市。它是一种舌下膜剂,用于双相情感障碍或精神分裂症患者的躁动发作,由美国BioXcel Therapeutics开发,于2022年4月6日获得FDA批准。


BioXcel是一家临床阶段的生物制药公司,注册成立于2017年美国康涅狄格州,他们结合大数据和专有的机器学习算法,从现有的已经批准的药物或临床验证的药物中筛选产品,确定新的治疗指标,进行神经科学、免疫肿瘤学的药物研发。


公司进展最快的两个项目是BXCL501和BXCL701,BXCL501就是已上市的Igalmi®,而BXCL701还处于临床I/II期阶段,是一种研究性的、口服给药的系统性先天免疫激活剂,用于治疗复发或未经免疫检查点抑制剂治疗的侵袭性前列腺癌和晚期实体瘤。


2、国内


国内进展最快的则是英矽智能(Insilico Medicine)的AI创新药物ISM001-055,2021年11月份在澳大利亚进入临床I期试验阶段。


ISM001-055是由端到端人工智能药物研发平台Pharma.AI所发现的候选药物,是一种针对全新靶点新的小分子抑制剂,被开发用于治疗特发性肺纤维化。英矽智能2014年成立,总部设在香港,2019年落户上海浦东。


写到这里,我们回到了第二个问题:在药物研发中,AI应用到哪些领域,进展到什么程度了?


AI应用在药物研发的各个阶段,目前主要集中在药物发现和临床研究这两个阶段,疾病主要是癌症、精神和心血管领域。进展最快的AI药物已经上市,更多的还处于早期开发阶段,国内进展最快的AI 药物已经进行到临床I期。


由此还可以看出,全球的AI药物研发还属于弱人工智能,不属于强人工智能,更不是超级人工智能。


换句话说,现阶段AI 药物研发都只是辅助人类工作,在实际应用中,它们都只在某一方面发挥作用,仅仅是解决某个特定药物研发阶段的问题。它们的创造能力、智慧水平等,还未达到完全替代人类,甚至超过人类的程度。


3

终极疑问:未来AI,会不会替代传统药物研发呢?


斯坦福大学人工智能实验室主任,华裔教授吴恩达,曾这样说:“科技的进步不是替代人类,而是把人类从重复的劳动中释放出来,去做更有意义的事。”


AI药物研发不是替代传统药物研发,是把人类的生产力从传统的、低效的工作中解脱出来,让人类去做需要更多智慧和创造力的事情,为人类创造更多的、新的就业机会。


那么,企业和从业者该何去何从呢?


无论科技如何进步、行业怎样变革,唯一不变的核心就是创新。这不仅是医药行业的根本,也是所有企业的立足之本。


对于我们每一个从业者而言,则是要永远对世界保有一颗好奇心,不断地成长更新,不断地自我迭代,让自己成为一个终身学习的人。


沙特前石油部长Sheikh Zaki Yamani曾说过一句话:“石器时代结束不是因为没有石头了,石油时代结束也是不是因为没有石油了。”AI会让传统制药时代结束吗?你的答案又是什么?


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责任编辑:八角

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